一种制备变径纳米结构的方法与流程

技术特征：

1.一种制备变径纳米结构的方法，包括以下步骤：

(1)对衬底进行表面清洁处理；

(2)使用灵敏度不同的抗蚀剂对所述衬底进行旋涂以形成至少为2层的抗蚀剂层，其中，相邻层的抗蚀剂层所采用的抗蚀剂的灵敏度不同；

(3)对步骤(2)中具有抗蚀剂层的衬底进行图形曝光、显影和定影以形成具有图形结构的抗蚀剂层；

(4)对步骤(3)中形成的具有图形结构的抗蚀剂层进行薄膜沉积，然后去除抗蚀剂层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底为硅片、石英、蓝宝石、砷化镓和聚酰亚胺薄膜中的一种或几种；

优选地，所述步骤(1)中的清洁处理是通过包括如下步骤的方法进行的：依次使用丙酮、乙醇、去离子水分别进行超声波清洗，然后用氮气枪吹干；

优选地，所述步骤(4)中的薄膜沉积的沉积材料为氧化钛、氧化铝、氧化锌和氧化铪中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(2)中的抗蚀剂为电子束抗蚀剂；优选地，所述电子束抗蚀剂选自pmma或maa；

优选地，所述步骤(2)中的抗蚀剂层的单层厚度为50-900nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(3)中的显影采用的显影液为mibk:ipa＝1:3的显影液，以体积计；

优选地，所述步骤(3)中定影采用的定影液为ipa。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(3)中的图形曝光采用的曝光图形的尺寸为50-5000nm。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(4)中的薄膜沉积是使用原子层沉积系统进行沉积。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述原子层沉积系统使用的温度不超过抗蚀剂的玻璃化温度；更优选地，所述原子层沉积系统使用的温度为80-130℃；

优选地，所述步骤(4)中的薄膜沉积的厚度为10-1000nm；更优选地，所述步骤(4)中的薄膜沉积的厚度为15-200nm。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(4)中的去除抗蚀剂层是通过包括如下步骤的方法进行的：

使用感应耦合等离子体刻蚀系统刻蚀去除顶层的薄膜，然后使用浓h2so4与h2o2的混合液、或去胶剂或氧等离子体去除抗蚀剂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述感应耦合等离子体刻蚀系统刻蚀过程中使用的cl2的流量为10-50sccm，bcl3的流量为2-20sccm；刻蚀过程中使用的rf功率为10-100w，icp功率为400-1200w；刻蚀过程中使用的压强为5-40mtorr，温度为20-60℃，刻蚀时间为30-200s。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述浓h2so4与h2o2的混合液的体积比为浓h2so4:h2o2＝3:1。

技术总结
一种制备变径纳米结构的方法，包括以下步骤：(1)对衬底进行表面清洁处理；(2)使用灵敏度不同的抗蚀剂对所述衬底进行旋涂以形成至少为2层的抗蚀剂层，其中，相邻层的抗蚀剂层所采用的抗蚀剂的灵敏度不同；(3)对步骤(2)中具有抗蚀剂层的衬底进行图形曝光、显影和定影以形成具有图形结构的抗蚀剂层；(4)对步骤(3)中形成的具有图形结构的抗蚀剂层进行薄膜沉积，然后去除抗蚀剂层。本发明的方法制备的变径三维纳米结构可以包含任意能够曝光出的图案、尺寸，可以是实心，也可以是空心的，也可以是由原子层沉积可以实现的多种材料来构成。本发明制备的变径三维纳米结构可以用在超材料表面、超透镜、光电器件和传感器等领域。

技术研发人员：耿广州;李俊杰
受保护的技术使用者：中国科学院物理研究所
技术研发日：2020.03.13
技术公布日：2020.07.24